Veel delen vande nieuwe energiereductorenEnauto-onderdelenProject vereist kogelstralen na het slijpen van tandwielen, wat de kwaliteit van het tandoppervlak zal verslechteren en zelfs de NVH-prestaties van het systeem zal beïnvloeden. Dit artikel bestudeert de oppervlakteruwheid van de tanden onder verschillende omstandigheden van het kogelstralen en verschillende onderdelen voor en na het kogelstralen. De resultaten tonen aan dat kogelstralen de oppervlakteruwheid van de tanden zal verhogen, wat wordt beïnvloed door de eigenschappen van de onderdelen, parameters van het kogelstralen en andere factoren. Onder de huidige omstandigheden van het batchproductieproces is de maximale oppervlakteruwheid van de tanden na het kogelstralen 3,1 keer zo hoog als vóór het kogelstralen. De invloed van de oppervlakteruwheid van de tanden op de NVH-prestaties wordt besproken en er worden maatregelen voorgesteld om de ruwheid na het kogelstralen te verbeteren.

Tegen de bovenstaande achtergrond worden in dit artikel de volgende drie aspecten besproken:

Invloed van kogelstraalprocesparameters op de oppervlakteruwheid van de tand;

De mate van versterking van kogelstralen op de oppervlakteruwheid van tanden onder de bestaande omstandigheden van het batchproductieproces;

Impact van een verhoogde oppervlakteruwheid van de tanden op de NVH-prestaties en maatregelen om de ruwheid na het kogelstralen te verbeteren.

Kogelstralen verwijst naar het proces waarbij talrijke kleine projectielen met hoge hardheid en hoge snelheid het oppervlak van onderdelen raken. Door de impact met hoge snelheid van het projectiel ontstaan ​​er putjes in het oppervlak van het onderdeel en treedt er plastische vervorming op. De structuren rond de putjes bieden weerstand tegen deze vervorming en genereren restdrukspanning. De overlappende talrijke putjes vormen een uniforme laag restdrukspanning op het oppervlak van het onderdeel, waardoor de vermoeiingssterkte van het onderdeel wordt verbeterd. Afhankelijk van de methode om hoge snelheid te bereiken met kogelstralen, wordt kogelstralen over het algemeen onderverdeeld in kogelstralen met perslucht en centrifugaalstralen, zoals weergegeven in Figuur 1.

Bij kogelstralen met perslucht wordt perslucht gebruikt als krachtbron om de kogel uit het pistool te spuiten; bij centrifugaal stralen wordt een motor gebruikt om de waaier met hoge snelheid te laten draaien om de kogel te werpen. De belangrijkste procesparameters van kogelstralen zijn onder andere verzadigingssterkte, dekking en eigenschappen van het kogelstraalmedium (materiaal, grootte, vorm, hardheid). Verzadigingssterkte is een parameter om de kogelstraalsterkte te karakteriseren, die wordt uitgedrukt in de booghoogte (d.w.z. de buigingsgraad van het Almen-teststuk na het kogelstralen). De dekkingsgraad verwijst naar de verhouding van het door de put bedekte gebied na het kogelstralen tot het totale oppervlak van het kogelstraalgebied. Veelgebruikte kogelstraalmedia zijn onder andere staaldraadsnijkogel, gietstaalkogel, keramische kogel, glaskogel, enz. De grootte, vorm en hardheid van kogelstraalmedia variëren. De algemene procesvereisten voor transmissie-asonderdelen worden weergegeven in tabel 1.

Het testonderdeel is het tussenliggende tandwiel 1/6 van een hybride project. De tandwielstructuur is weergegeven in figuur 2. Na het slijpen is de microstructuur van het tandoppervlak Grade 2, de oppervlaktehardheid 710HV30 en de effectieve hardingslaagdikte 0,65 mm, wat allemaal binnen de technische vereisten valt. De oppervlakteruwheid van de tanden vóór het kogelstralen is weergegeven in tabel 3 en de nauwkeurigheid van het tandprofiel in tabel 4. Te zien is dat de oppervlakteruwheid van de tanden vóór het kogelstralen goed is en dat de kromming van het tandprofiel glad is.

Testplan en testparameters

Voor de test wordt een perslucht-shotpeenmachine gebruikt. Vanwege de testomstandigheden is het onmogelijk om de invloed van de eigenschappen van het shotpeeningmedium (materiaal, grootte, hardheid) te verifiëren. Daarom zijn de eigenschappen van het shotpeeningmedium constant tijdens de test. Alleen de invloed van de verzadigingssterkte en -dekking op de ruwheid van het tandoppervlak na het shotpeening wordt geverifieerd. Zie tabel 2 voor het testschema. Het specifieke bepalingsproces van de testparameters verloopt als volgt: teken de verzadigingscurve (figuur 3) via de Almen-coupontest om het verzadigingspunt te bepalen, om zo de persluchtdruk, de staalstraalstroom, de bewegingssnelheid van de nozzle, de afstand van de nozzle tot de onderdelen en andere parameters van de apparatuur te bepalen.

testresultaat

De gegevens over de oppervlakteruwheid van de tanden na het kogelstralen worden weergegeven in Tabel 3 en de nauwkeurigheid van het tandprofiel in Tabel 4. Te zien is dat onder de vier kogelstraalcondities de oppervlakteruwheid van de tanden toeneemt en de kromming van het tandprofiel concaaf en convex wordt na het kogelstralen. De verhouding tussen de ruwheid na het spuiten en de ruwheid vóór het spuiten wordt gebruikt om de ruwheidsvergroting te karakteriseren (Tabel 3). Te zien is dat de ruwheidsvergroting onder de vier procescondities verschilt.

Batch-tracking van vergroting van de oppervlakteruwheid van tanden door kogelstralen

De testresultaten in sectie 3 laten zien dat de oppervlakteruwheid van de tanden in verschillende mate toeneemt na het kogelstralen met verschillende processen. Om de versterking van kogelstralen op de oppervlakteruwheid van de tanden volledig te begrijpen en het aantal monsters te verhogen, werden 5 items, 5 typen en in totaal 44 onderdelen geselecteerd om de ruwheid vóór en na het kogelstralen te volgen onder de omstandigheden van een seriematig kogelstraalproces. Zie tabel 5 voor de fysische en chemische informatie en informatie over het kogelstraalproces van gevolgde onderdelen na het slijpen van tandwielen. Ruwheid- en vergrotingsgegevens van de voorste en achterste tandoppervlakken vóór het kogelstralen worden weergegeven in Afb. 4. Afbeelding 4 toont dat het bereik van de oppervlakteruwheid van de tanden vóór het kogelstralen Rz1,6 μ m-Rz4,3 μ m is; Na het kogelstralen neemt de ruwheid toe en het distributiebereik is Rz2,3 μ m-Rz6,7 μ m; De maximale ruwheid kan vóór het kogelstralen tot 3,1 keer worden versterkt.

Beïnvloedende factoren van de oppervlakteruwheid van tanden na kogelstralen

Uit het principe van kogelstralen blijkt dat de hoge hardheid en de hoge snelheid van de bewegende kogel ontelbare putjes op het oppervlak van het onderdeel achterlaten, wat de bron is van restdrukspanning. Tegelijkertijd zullen deze putjes de oppervlakteruwheid verhogen. De eigenschappen van de onderdelen vóór het kogelstralen en de procesparameters van het kogelstralen beïnvloeden de ruwheid na het kogelstralen, zoals vermeld in Tabel 6. In Sectie 3 van dit artikel neemt de oppervlakteruwheid van de tanden na het kogelstralen onder de vier procesomstandigheden in verschillende mate toe. In deze test zijn er twee variabelen, namelijk de ruwheid vóór het kogelstralen en de procesparameters (verzadigingssterkte of dekking), die de relatie tussen de ruwheid na het kogelstralen en elke afzonderlijke beïnvloedende factor niet nauwkeurig kunnen bepalen. Momenteel hebben veel wetenschappers hier onderzoek naar gedaan en een theoretisch voorspellingsmodel voor de oppervlakteruwheid na het kogelstralen ontwikkeld, gebaseerd op eindige-elementensimulatie. Dit model wordt gebruikt om de corresponderende ruwheidswaarden van verschillende kogelstralen te voorspellen.

Op basis van de feitelijke ervaring en het onderzoek van andere wetenschappers kunnen de invloeden van verschillende factoren worden gespeculeerd, zoals weergegeven in Tabel 6. Het is duidelijk dat de ruwheid na het kogelstralen ingrijpend wordt beïnvloed door vele factoren, die tevens de belangrijkste factoren zijn die de resterende drukspanning beïnvloeden. Om de ruwheid na het kogelstralen te verminderen, met als uitgangspunt de resterende drukspanning te waarborgen, zijn een groot aantal procestesten nodig om de parametercombinatie continu te optimaliseren.

Invloed van de oppervlakteruwheid van de tanden op de NVH-prestaties van het systeem

Tandwielonderdelen maken deel uit van het dynamische transmissiesysteem en de oppervlakteruwheid van de tanden beïnvloedt hun NVH-prestaties. De experimentele resultaten tonen aan dat bij gelijke belasting en snelheid, hoe groter de oppervlakteruwheid, hoe meer trillingen en geluid het systeem produceert. Bij toenemende belasting en snelheid nemen de trillingen en het geluid duidelijker toe.

De afgelopen jaren zijn de projecten voor nieuwe energiereductoren snel toegenomen en vertonen ze een ontwikkelingstrend van hoge snelheid en hoog koppel. Momenteel bedraagt ​​het maximale koppel van onze nieuwe energiereductor 354 N·m en de maximale snelheid 16.000 tpm, wat in de toekomst zal toenemen tot meer dan 20.000 tpm. Onder dergelijke werkomstandigheden moet rekening worden gehouden met de invloed van een toenemende tandoppervlakteruwheid op de NVH-prestaties van het systeem.

Verbeteringsmaatregelen voor de oppervlakteruwheid van tanden na kogelstralen

Het kogelstralen na het slijpen van tandwielen kan de contactvermoeiingssterkte van het tandoppervlak en de buigvermoeiingssterkte van de tandwortel verbeteren. Indien dit proces om sterkteredenen moet worden toegepast in het ontwerpproces van het tandwiel, kan de ruwheid van het tandoppervlak na het kogelstralen worden verbeterd om rekening te houden met de NVH-prestaties van het systeem. Dit kan op de volgende manieren worden verbeterd:

a. Optimaliseer de parameters van het kogelstralenproces en controleer de toename van de oppervlakteruwheid van de tanden na het kogelstralen, met als uitgangspunt de resterende drukspanning te garanderen. Dit vereist veel procestests en de procesflexibiliteit is niet groot.

b. Het composiet-shot peeningproces wordt toegepast, dat wil zeggen dat na het shot peenen met normale sterkte, een tweede shot peening wordt toegevoegd. De verhoogde sterkte van het shot peeningproces is meestal gering. Het type en de grootte van de shotmaterialen kunnen worden aangepast, zoals keramische shot, glasshot of staaldraadshot met kleinere afmetingen.

c. Na het kogelstralen worden processen zoals het polijsten van het tandoppervlak en het vrij honen toegevoegd.

In dit artikel wordt de oppervlakteruwheid van tanden bestudeerd onder verschillende omstandigheden tijdens het kogelstralen en bij verschillende onderdelen voor en na het kogelstralen. Op basis van de literatuur worden de volgende conclusies getrokken:

◆ Kogelstralen zal de oppervlakteruwheid van de tanden vergroten, wat wordt beïnvloed door de eigenschappen van de onderdelen vóór het kogelstralen, de parameters van het kogelstralenproces en andere factoren. Deze factoren zijn ook de belangrijkste factoren die de resterende drukspanning beïnvloeden;

◆ Onder de huidige omstandigheden van het batchproductieproces is de maximale oppervlakteruwheid van de tanden na het kogelstralen 3,1 keer zo hoog als die vóór het kogelstralen;

◆ De toename van de oppervlakteruwheid van de tanden zal de trillingen en het geluid van het systeem verhogen. Hoe hoger het koppel en de snelheid, hoe duidelijker de toename van trillingen en geluid;

◆ De oppervlakteruwheid van de tanden na het kogelstralen kan worden verbeterd door de procesparameters van het kogelstralen te optimaliseren, composiet kogelstralen toe te voegen, polijsten of vrij honen toe te voegen na het kogelstralen, enz. Door de procesparameters van het kogelstralen te optimaliseren, wordt verwacht dat de ruwheidsversterking tot ongeveer 1,5 keer kan worden beperkt.